3.2 中子的發現：查德威克補上失蹤的一角（1932）#

一個懸置十二年的難題#

1920 年盧瑟福提出假設：質子與電子可能緊密結合成一個電中性的粒子——「中子」。十二年間，實驗室多次搜尋都告失敗。

線索其實早已出現：

• 1930 年，德國博特（Bothe）用 \(\alpha\) 粒子轟擊鈹，得到一種穿透力極強的「輻射」，誤判為 \(\gamma\) 射線；
• 1932 年初，約里奧-居里夫婦（Joliot-Curies）證明這種輻射能把石蠟中的質子打出來——如果它是 \(\gamma\) 射線，能量大得違反常理。他們與諾貝爾獎擦肩而過。

查德威克的兩週攻堅#

詹姆斯・查德威克（James Chadwick）是盧瑟福的老部下（曼徹斯特時代就一起工作），讀到約里奧的論文後，立刻意識到這就是老師預言的中子。在兩週多的密集實驗中，他用雲霧室與各種靶核系統量測反沖質子與反沖氮核的能量，證明這種輻射不是光子，而是質量接近質子的中性粒子：

1932 年 2 月，論文發表於《自然》。查德威克獲 1935 年諾貝爾物理學獎。

中子改寫了什麼#

1. 原子核的組成：核 = 質子 + 中子（海森堡隨即建立核子模型）；
2. 同位素的解釋：質子數同、中子數異；
3. 新的炮彈：中子不帶電、不受核電場排斥，費米隨即用它轟擊元素，開啟中子物理——通向核裂變與原子時代的鑰匙。

flowchart TD
    A[1920 盧瑟福預言中子] --> B[1930 博特:鈹輻射誤判γ]
    B --> C[1932 約里奧:打出質子<br/>與諾獎擦肩]
    C --> D[查德威克兩週攻堅]
    D --> E[中子證實 1932]
    E --> F[核子模型/同位素]
    E --> G[費米中子物理→核裂變]

因果：博特與約里奧的「誤讀」為查德威克提供了子彈，盧瑟福十二年的假設提供了獵槍。而卡文迪許「相信直覺＋立刻動手」的文化，讓查德威克在別人猶豫時搶先補上了週期表之上最後一塊拼圖。